Como você coloca as coisas em movimento e as mantém em movimento sem mover um músculo? Enquanto os motores a vapor criam energia mecânica usando vapor quente ou, mais precisamente, pressão de vapor, os motores elétricos usam energia elétrica como fonte. Por esse motivo, os motores elétricos também são chamados de transdutores eletromecânicos.
A peça oposta ao motor elétrico é o gerador, que tem uma estrutura semelhante. Os geradores transformam o movimento mecânico em energia elétrica. A base física de ambos os processos é a indução eletromagnética. Em um gerador, a corrente é induzida e a energia elétrica é criada quando um condutor está dentro de um campo magnético em movimento. Enquanto isso, em um motor elétrico, um condutor de corrente induz campos magnéticos. Suas forças alternadas de atração e repulsão criam a base para a geração de movimento.
Em geral, o coração de um motor elétrico consiste em um estator e um rotor. O termo "estator" é derivado do verbo latino "stare" = "ficar parado". O estator é a parte imóvel de um motor elétrico. Ele está firmemente preso à carcaça igualmente imóvel. O rotor, ao contrário, é montado no eixo do motor e pode se mover (girar).
No caso dos motores CA, o estator inclui o chamado núcleo laminado, que é enrolado em fios de cobre. O enrolamento funciona como uma bobina e gera um campo magnético rotativo quando a corrente está fluindo pelos fios. Esse campo magnético criado pelo estator induz uma corrente no rotor. Essa corrente gera um campo eletromagnético ao redor do rotor. Como resultado, o rotor (e o eixo do motor conectado) gira para seguir o campo magnético rotativo do estator.
O motor elétrico serve para aplicar o movimento rotativo criado a fim de acionar uma unidade de engrenagem (como conversor de torque e variador de velocidade) ou para acionar diretamente uma aplicação como motor de linha.
Todas as invenções começaram com o motor CC. Atualmente, porém, os motores CA de vários modelos são os motores elétricos mais usados no setor. Todos eles têm um resultado em comum: O movimento rotativo do eixo do motor. A função dos motores CA baseia-se no princípio de operação eletromagnética do motor CC.
Como a maioria dos motores elétricos, os motores CC consistem em uma parte imóvel, o estator, e um componente móvel, o rotor. O estator consiste em um ímã elétrico usado para induzir o campo magnético ou em ímãs permanentes que geram continuamente um campo magnético. Dentro do estator está localizado o rotor, também chamado de armadura, que é envolvido por uma bobina. Se a bobina for conectada a uma fonte de corrente contínua (uma bateria, acumulador ou unidade de alimentação de tensão CC), ela gera um campo magnético e o núcleo ferromagnético do rotor se transforma em um eletroímã. O rotor é móvel, montado por meio de rolamentos e pode girar de modo a se alinhar com os polos de atração, ou seja, polos opostos do campo magnético - com o polo norte da armadura oposto ao polo sul do estator, e vice-versa.
Para colocar o rotor em um movimento rotativo contínuo, o alinhamento magnético deve ser revertido várias vezes. Isso é feito alterando-se a direção da corrente na bobina. O motor tem o chamado comutador para essa finalidade. Os dois contatos de alimentação são conectados ao comutador e ele assume a tarefa de inversão de polaridade. As forças variáveis de atração e repulsão garantem que a armadura/rotor continue a girar.
Os motores CC são usados principalmente em aplicações com baixa potência nominal. Isso inclui ferramentas menores, guinchos, elevadores ou veículos elétricos.
Em vez de corrente contínua, um motor CA requer corrente alternada trifásica. Nos motores assíncronos, o rotor é o chamado rotor de gaiola de esquilo. A rotação resulta da indução eletromagnética desse rotor. O estator contém enrolamentos (bobinas) deslocados em 120° (triangulares) para cada fase da corrente trifásica. Quando conectadas à corrente trifásica, essas bobinas criam um campo magnético que gira no ritmo da frequência da linha temporalmente deslocada. O rotor induzido eletromagneticamente é carregado por esses campos magnéticos e gira. Dessa forma, não é necessário um comutador, como no caso do motor CC.
Os motores assíncronos também são conhecidos como motores de indução, pois funcionam somente por meio da tensão induzida eletromagneticamente. Eles funcionam de forma assíncrona porque a velocidade circunferencial do rotor induzido eletromagneticamente nunca atinge a velocidade de rotação do campo magnético (campo giratório). Devido a esse deslizamento, a eficiência dos motores CA assíncronos é menor do que a dos motores CC.
Nos motores síncronos, o rotor é equipado com ímãs permanentes em vez de enrolamentos ou hastes condutoras. Dessa forma, a indução eletromagnética do rotor pode ser omitida e o rotor gira sincronizadamente sem deslizamento na mesma velocidade circunferencial do campo magnético do estator. Portanto, a eficiência, a densidade de potência e as velocidades possíveis são significativamente maiores com motores síncronos do que com motores assíncronos. No entanto, o projeto de motores síncronos também é muito mais complexo e demorado.
Além das máquinas rotativas que são usadas principalmente no setor, também são necessários acionamentos para movimentos em trilhos retos ou curvos. Esses perfis de movimento ocorrem principalmente em máquinas-ferramenta, bem como em sistemas de posicionamento e manuseio.
Os motores elétricos rotativos também podem converter seu movimento rotativo em um movimento linear com a ajuda de um redutor, ou seja, eles podem causar esse movimento indiretamente. No entanto, muitas vezes eles não têm a dinâmica necessária para realizar movimentos ou posicionamentos "translacionais" particularmente exigentes e rápidos.
É nesse ponto que entram em ação os motores lineares que geram o movimento de translação diretamente (acionamentos diretos). Sua função pode ser derivada dos motores elétricos rotativos. Para fazer isso, imagine um motor rotativo "aberto": O estator, anteriormente redondo, torna-se uma distância de percurso plana (trilho ou trilho) que é percorrida. O campo magnético então se forma ao longo desse caminho. No motor linear, o rotor, que corresponde ao rotor do motor trifásico e gira em um círculo, é puxado ao longo da distância percorrida em linha reta ou em curvas pelo campo magnético do estator que se move longitudinalmente, como um chamado carro ou tradutor.
A invenção do motor elétrico não pode ser atribuída a uma única pessoa. Sua descoberta foi o resultado da pesquisa de vários inventores. No século XIX, o interesse pela engenharia elétrica cresceu cada vez mais e inspirou pesquisadores do mundo todo. Uma após a outra, surgiram novas invenções.
Como os primeiros motores elétricos dependiam do suprimento de corrente das baterias de zinco, ainda havia um longo caminho a percorrer antes que eles pudessem competir seriamente com os motores a vapor predominantes. Isso mudou com o desenvolvimento dos primeiros geradores de energia.
Mas aqui também havia restrições. A corrente contínua gerada pelos geradores não podia ser transportada por longas distâncias. O avanço só veio com a introdução da corrente alternada e trifásica, que podia ser fornecida a longas distâncias sem grandes perdas, e com a invenção do motor CA.
Aqui está uma pequena e não completa visão dos dados e fatos históricos:
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